第八章 灌溉与城镇供水工程经济评价.docx
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第八章灌溉与城镇供水工程经济评价
第八章灌溉与城镇供水工程经济评价
第一节灌溉工程的类型和灌水方法
－、灌溉工程类型
按照不同的分类方法可将灌溉工程划分为不同的类型。
按照水源类型可分为地表水灌溉工程和地下水灌溉工程；按照水源取水方式可分为无坝引水工程、低坝引水工程、抽水取水工程和水库取水工程；按照用水方式又可分为自流灌溉工程和提水灌溉等工程。
灌溉工程的类型取决于水源的水文地理、农业生产条件及科学技术发水平方面等。
当灌区附近水源丰富，河流水位、流量均能满足灌溉要求时，即可选择适宜地点作为取水口，修建进水闸引水自流灌溉。
在丘陵山区，灌区位置较高，河流水位不能满足灌溉要求时，可从河流上游水位较高处引水，借修筑较长的引水渠以取得自流灌溉的水头，此时引水工程一般较为艰巨；在河流上修建低水坝或水闸抬高水位，以便引水自流灌溉，这与无坝引水比较，虽然增加了拦河闸坝工程，但可缩短引水干渠，经济上往往也是合理的。
若河流水量丰富，而灌区位置较高，则可考虑就近修建提灌站，这样的干渠工程量小，但增加了机电设备投资及其年运行费。
当河流来水与灌溉用水不相适应时，即河流的水位及流量均不能满足灌溉要求时，必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节，以解决来水和用水之间的矛盾，并可综合利用河流的水利资源。
采用水库取水，必须修建大坝、溢洪道、进水闸等建筑物，工程量较大，且常会带来较大的水库淹没损失，投资也较大。
对某一灌区，可综合各种取水方式，形成“蓄、引、提”相结合的灌溉系统。
在灌溉工程规划设计中，究竟采用那种取水方式，应通过不同方案的技术经济分析比较，才能确定。
二、灌水方法
根据灌溉用水输送到田间的方法和湿润土壤的方式，可将灌溉方法大致为地面灌溉、渗灌和滴灌及喷灌三大类。
1、地面灌溉
地面灌溉是当水进入田间后，靠重力和毛细管作用浸润土壤的一种灌溉方式，这是目前应用最广泛的一种灌溉方式。
按湿润土壤方式的不同，又可分为畦灌、沟灌、淹灌和漫灌4种方式。
地面灌溉是一种传统的灌溉方法，比较简单，但是，对地形地势要求比较严格，且用水量大，尤其是漫灌，田间不建任何工程，灌溉时任由水在地面上漫流，均匀性差，水量浪费大。
2、渗灌和滴灌
1）渗灌：
又称地下灌溉，系在地面下铺设管道系统，将灌溉水引入田间耕作层中，靠毛细管作用自下而上湿润土壤。
优点是灌水质量好，蒸发损失少，少占耕地，便于机耕；缺点是造价高，易堵塞，检修难。
2）滴灌：
利用一套低压塑料管道系统将水直接输送到每棵果树或作物的根部，水直接自滴头滴到作物根部所在地表，然后浸润作物根系区域。
其主要优点是省水，自动化程度高，使土壤湿度保持在最优状态；缺点是投资大。
3、喷灌
利用专门设备将水喷射到空中散成细小水滴，如同天然降雨般地进行灌溉。
其优点为地形适应性强，均匀性好，灌溉水利用系数高，尤其适合于透水性强的土壤；缺点是基建投资较高，喷灌时受风的影响大。
第二节灌溉工程经济评价的任务和内容
一、灌溉工程经济评价的任务与应注意的问题
灌溉工程经济评价的任务是对技术上可行的各种灌溉工程方案进行效益、投资、年运行费等因素的综合分析，并结合政治、社会、环境等非经济因素，确定灌溉工程的最优开发方案，包括灌溉标准、灌区范围、灌溉面积、灌水方法等各种问题。
灌溉工程的经济效果主要反映在灌溉前后或者现有灌溉土地经过工程改造后农作物产量和质量的提高以及产值的增加。
由于农业生产有其自身的特点，因而进行灌溉工程经济分析时应注意下列几个问题。
（1）农作物产量与质量的提高是由水、种子、肥料、土壤改良以及其他农业技术和管理措施综合作用的结果，因此不能把农业增产的效益全部算在灌溉的帐上，应在水利部门与农业等其他部门之间进行合理的分摊，对综合措施或综合利用工程的费用，也应在有关受益部门之间进行分摊。
（2）农作物对灌溉水量和灌水时间的要求以及灌溉水源本身，均直接受气候等因素变化的影响，由于水文气象因素每年均不相同，致使灌溉效益年度间也有差异，因此不能用某一代表年来估算效益，例如在干旱年份，作物灌溉增产显著，灌溉效益很大；在风调雨顺年份即使没有灌溉也会丰收，灌溉效益就很小；在丰水多雨年份，某些作物根本不需要灌溉，这一年可能没有灌溉效益。
因此，在估算灌溉效益时，不能采用某一保证率的代表年作为灌溉工程的年效益，必须用某一代表时段（例如15年以上，其中包括各种不同典型水文年）逐年估算灌溉效益，求出其多年平均值作为灌溉的年效益。
（3）计算灌溉工程投资不但要考虑主体工程所需投资，还应考虑配套工程所需投资，只有考虑这两部分所需的投资与年运行费后，才能与灌溉效益比较。
此外，集体与群众所出的材料和劳务支出，必须按规定的价格和标准工资计算，使各都分投资与年运行费均在相同基础上进行核算。
（4）要考虑投资和效益的时间因素，尤其是大型灌溉工程，投资大，工期长，为了减少金积压损失，应该考虑分期投资，分期配套，尽快提前发挥工程效益。
二、灌溉工程的投资与年运行费
灌溉工程的投资是指全部工程费用的总和．其中包括渠道程、渠系建筑物和设备、各级固定渠道以及田间工程等部分。
进行投入估计时，应分别计算各部分的工程量、材料量以及用工量，然后根据各种工程的单价及工资、施工设备租用、施工管理费、土地征收费、移民费以及其它不可预见费，确定灌溉工程的总投资。
在阶段尚未进行详细的工程设计阶段，常用扩大指标进行投资估算。
灌溉工程的投资构成，一般包括国家及地方的基本建设投资、农田水利事业补助费、群众自筹资金和劳务投资。
过去在大中型灌溉工程规划设计中，国家及地方的基建投资，一般包括斗渠口以上部分，进行灌溉工程经济分析时，还应考虑以下几个部分的费用。
（1）斗渠口以下配套工程（包括渠道及建筑物）的全部费用：
过去常按面积大小及工程难易程度，由国家适当补助一些农田水利事业费，实际上远远不足配套工程所需，群众投资及投工都很大。
应通过典型调查，求得每亩实际数值。
（2）土地平整费用：
灌区开发后，一种情况是把旱作物改为水稻，土地平整要求高，工程量大；另一种情况是原为旱地作物，为适应畦灌、沟灌需要平整地形，平整要求较低，因而工程量较小。
平整土地所需的单位投资，也可通过典型调查确定。
（3）工程占地补偿费：
通过典型调查，求出工程占地亩数。
补偿费用有面积计算方式，按所需费用赔偿；二是按工程使用年限内农作物产值扣除农业成本后求出赔偿费。
灌溉工程的年运行费主要包括：
①大修费，一般以投资的百分数计算，土建工程为0.5%～1.0%，机电设备为3%～5%，金属结构为2%～3%；②经营管理费，包括建筑和设备的经常维修费、工资、行政管理费以及灌区作物的种子、肥料费等，可通过调查确定为投资的某一百分比；③燃料动力费，当灌区采用提水灌溉或喷灌方法时，必须计入该费用，该值随灌溉用水量的多少与扬程的高低等因素而定。
第三节灌溉工程经济效益的计算
一、概述
灌溉工程的经济效益是指灌溉和未灌溉相对比所增加的农、林、牧产品的产值。
由于灌区开发后农作物的增产效益是水利和农业两种措施综合作用的结果，故应对效益在水利和农业之间进行合理的分摊。
一般说来，有两大类计算方法：
一类是分摊系数法，即对灌溉后增产量进行合理分摊，从而计算出水利灌溉分摊的增产量，并用分摊系数ε表示部门间的分摊比例；另一类是扣除农业生产费用法，求得灌溉后增产的净产值作为水利灌溉分摊的效益。
由于我国幅员辽阔、各地气象、水文、土壤、作物构成及其他农业生产条件相差甚大，所以灌溉效益也不尽相同。
我国南方及沿海地区，雨量充沛，平均年降雨量一般在1200mm以上，旱作物一般不需要进行灌溉，这类地区灌溉工程的效益主要表现为：
（1）提高灌区原有种植面积的灌溉保证率；
（2）作物的改制，如旱地改水田，冬季蓄水的蓄水田改种两季作物等；
（3）由于水利条件的改善或灌溉水源得到保证以及农业技术措施的提高，可引起水田作物品种（例如杂交水稻）的推广等。
在西北地区，由于雨量少，蒸发量大，平均年降雨量一般仅为200～300mm左右。
干旱是这类地区的主要威胁，因此灌溉工程的效益主要表现在农作物的高产、稳产方面。
华北地区基本上也属于这一类型。
二、分摊系数法
由于灌区开发后农作物的增产效益是水利和农业两种措施综合作用的结果，应对增产效益在水利和农业之间进行合理的分摊。
假定水利工程灌溉效益分摊系数为 ε，则水利工程灌溉效益的计算式可表示为
（8-1）
式中B——灌区水利工程措施分摊的多年平均年灌溉效益，元；
Ai——第i种作物的种植面积，亩；
Yi——采取灌溉措施后第i种作物单位面积的多年平均产量（kg／亩），可根据相似灌区、灌溉试验站、历史资料确定；
Y0i——无灌溉措施时，第i种作物单位面积的多年平均年产量（kg／亩），可根据无灌溉措施地区的调查资料分析确定；
Vi——第i种农作物产品的价格，元／kg；
Yi、Y0i——有、无灌溉的第种农作物副产品单位面积的多年平均年产量（kg／亩），可根据调查资料确定；
Vi——第i种农作物副产品的价格，元／kg；
i——表示农作物种类的序号；
n——农作物种类的总数目；
ε——灌溉效益分摊系数。
计算时，多年平均产量应根据灌区调查材料分析确定。
若利用试验小区的资料，则应考虑大面积上的不均匀折减系数。
当多年平均产量调查有困难时，也可以用近期的正常年产量代替。
因采取灌溉工程措施而使农业增产的程度，各地区变幅很大，在确定相应数值时应慎重。
对于各种农作物的副产品，也可合并以农作物主要产品产值的某一百分数计算。
现将灌溉效益分摊系数的计算方法简要介绍如下。
1、根据历史调查和统计资料确定分摊系数ε
长期灌溉的灌区若具有详细齐全的灌溉资料，便可以将这种长系列的资料划入三个阶段：
（1）在无灌溉工程的若干年中，农作物的年平均单位面积产量，以Y前表示；
（2）在有灌溉工程后的最初几年中，农业技术措施还没有来得及大面积展开，其年平均单位面积的产量以Y水表示；
（3）农业技术措施和灌溉工程同时发挥综合作用后，其年平均单位面积产量，以表示。
则灌溉工程的效益分摊系数
（8-2）
2、根据试验资料确定分摊系数
设：
某灌溉试验站对相同的试验田块进行下述试验：
（1）不进行灌溉，但采取与当地农民基本相同的旱地农业技术措施，结果单位面积产量为Y前（g／亩）；
（2）进行充分灌溉，即完全满足农作物生长对水的需求，但农业技术措施与上述基本相同，结果单位面积产量为Y水（kg／亩）；
（3）不进行灌溉，但完全满足农作物生长对肥料、植保、耕作等农业技术措施的要求，结果单位面积产量为Y农（kg／亩）；
（4）使作物处在水、肥、植保、耕作等灌溉和农业技术措施都是十分良好的条件下生长，结果单位面积产量为Y水＋农（kg／亩）。
灌溉工程的效益分摊系数
（8-3）
农业措施的效益分摊系数
（8-4）
且
我国东部半湿润半干旱实行补水灌溉的地区，灌溉项目兴建前后作物组成基本没有变化时，灌溉效益分摊系数大致在0.2～0.6之间，平均为0.40～0.45左右。
丰、平水年和农业生产水平较高的地区取较低值，反之取较高值；我国西北和北方地区取较高值，南方、东南地区取较低值。
在年际间也有变化，丰水年份水利灌溉作用减少，而干旱年份则水利灌溉作用明显增加。
在实际确定灌溉工程的效益分摊系数时，应结合当地情况，尽可能选用与当地情况相近的试验研究数据。
三、扣除农业生产费用法
此法是从农业增产的产值中扣除农业技术措施所增加的生产费用（包括种籽、肥料、植保、管理等所需的费用）后，求得农业增产的净产值作为水利灌溉效益；或者从有、无灌溉的农业产值中，各自扣除相应的农业生产费用，分别求出有、无灌溉的农业净产值，其差值即为水利灌溉效益。
这种扣除农业生产费用的方法，目前为美国、印度等国家所采用。
四、以灌溉保证率为参数推算多年平均增产效益
灌溉工程建成后当保证年份及破坏年份的产量均有调查或试验资料时，则其多年平均增产效益B按式（8-5）进行计算
（8-5）
式中A——灌溉面积，亩；
P1、P2——分别为有、无灌溉工程时的灌溉保证率；
Y——灌溉工程保证年份的多年平均亩产量，kg／亩；
a1Y、a2Y——分别为有、无灌溉工程在破坏年份的多年平均亩产量，kg／亩；
a1、a2——减产系数；
Y0——无灌溉工程时多年平均亩产量，kg／亩；
V——农产品价格，元／kg。
当灌溉工程建成前后的农业技术措施有较大变化时，均需乘以灌溉工程效益分摊系数ε。
减产系数取决于所缺的水量和缺水时期，一般减产系数和缺水量、缺水时间存在如图7-1的关系。
缺水系数
（8-6）
减产系数=该生育阶段缺水后实际产量／水分得到满足情况下的产量（8-7）
以上两个系数均可通过调查或试验确定。
第八章：
第一讲（总第17讲）
第二讲（总第18讲）
本章小结
编制时间2007年6月 总第18讲
课题：
灌溉工程经济效益估算；
教学基本要求：
掌握灌溉工程经济效益估算方法；
重点与难点：
灌溉工程经济效益估算方法；
技能要求：
能用灌溉工程经济效益估算方法解决实际问题；
参考资料：
《水利工程经济》（高等学校教材,施熙灿、蒋水心和编）。
教学过程：
一、复习上一讲的内容（用时5分钟）
二、讲解第八章第四节灌溉工程经济评价示例（用时65分钟）
三、自学与讨论（用时20分钟）
四、小结（用时5分钟）
五、布置作业（用时5分钟）
（一）复习本讲内容
（二）预习下一讲内容
（三）思考下列问题
习题八：
3
（四）练习题八：
5
附：
本节课讲解的主要内容于下
第四节灌溉工程经济评价示例
例某水利枢纽的开发目标为防洪、发电、灌溉、供水。
水库于1991年开工，计划在五年内建成，按影子价格调整后投资为2.25亿元，1996年起工程投产。
水库总库容V总=28.17亿m3，其中防洪库容V洪=11.87亿m3，发电库容V电=6.30亿m3，灌溉库容V灌=8.84亿m3，供水（包括工业和生活用水）库容V供=4.12亿m3，发电、灌溉、供水共用库容V共=4.30亿m3，死库容V死=1.34亿m3。
估计水库的平均年运行费为420万元。
位于水库下游的灌溉工程，计划灌溉面积200万亩，工程于1994年开工，7年内建成。
按影子价格调整后投资为9600万元，计划于1996年开始灌溉，灌溉面积逐年增加，至2001年达到设计水平，每年灌溉200万亩。
灌溉工程年运行费估计为192万元。
灌溉工程的生产期为40年（2001～2040年）。
本灌区的主要作物为冬小麦、棉花和玉米，有关指标见表8-1。
在计算农作物的产值时，还应计入15%的副产品的产值。
经调查和对实际资料分析，取灌溉效益分摊系数ε=0.50。
表8-1灌区作物的有关指标
作物
项目
冬小麦
棉花
春玉米
夏玉米
种植面积比（%）
60
30
10
60
无灌溉工程时年产量（kg/亩）
195
26
162.5
146
有灌溉工程时设计年产量（kg/亩）
300
40
250
225
作物影子价格（元/kg）
0.504
3.80
0.354
0.354
注冬小麦收获后即种植夏玉米。
解 1、水库投资分摊计算
（1）水库投资分摊，可按个各部门使用的库容比例进行分摊。
死库容可从总库容中先予扣除，共用库容从兴利库容中扣除，则灌溉工程应分摊的水库投资比例为β灌，即
（2）1991～1995年各年灌溉部门应分摊的投资见表7-2。
表8-2 灌溉部门各年应分摊的投 单位：
亿元
年份（n）
项目
1991
1992
1993
1994
1995
合计
水库总投资
0.30
0.70
0.80
0.30
0.15
2.25
灌溉部门应分摊投资
0.0768
0.1792
0.2048
0.0768
0.0384
0.576
2、灌溉工程年运行费计算
（1）水库年运行费分摊，根据上述原则按各部门使用的库容比例进行分摊。
已知水库的年运行费为420万元，则灌溉应分摊水库的年运行费为420×0.256=108万元。
（2）灌区达到设计水平年后年运行费为192万元。
在投产期（1996～2000年）内，灌区年运行费按各年灌溉面积占设计水平年灌溉面积的比例进行分配，再加上灌溉分摊水库部分的年运行费后即为灌溉工程的年运行费，见表8-3。
表8-3 灌溉部门各年年运行费 单位：
万元
年份（n）
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
…
2040
灌溉面积（万亩）
35
70
105
140
175
200
200
…
200
年运行费（万元）
141
175
208
242
276
300
300
…
300
3、灌溉工程国民经济效益计算
（1）根据灌区各种作物的种植面积比例，由公式（7-1）可计算设计水平年的灌溉效益为:
（2）灌区投产后达到设计水平前的各年灌溉效益分别见表8-4。
表8-4灌区各年灌溉面积及灌溉效益
年份（n）
1996
1997
1998
1999
2000
2001
灌溉面积（万亩）
35
70
105
140
175
200
灌溉效益（万元）
1359
2718
4078
5437
6796
7766
4、经济评价指标计算
将本灌溉工程在计算期内历年的投资、年运行费和年效益汇总于表8-5中。
由题意知，1991～2040年为计算期，其中1991～1995年为水库建设期，1994～2000年为灌区建设期，1996～2000年为灌区投产期，2001～2040年为灌溉工程生产期，工程全部投入正常运。
以开工的1991年作为基准年，以该年初为基准点，计算期n=50年，社会折现率分别取is=7%与is=12%，计算经济净现值ENPV及经济内部收益率EIRR，对该工程进行国民经济评价。
表8-5灌溉工程历年投资、年运行费和效益汇总表
年份（n）
投资（万元）
运行费（万元）
效益
（万元）
分摊水库投资
灌区投资
合计
1991
768
768
1992
1792
1792
1993
2048
2048
1994
768
3600
4368
1995
384
2000
2384
1996
1000
1000
141
1359
1997
1000
1000
175
2718
1998
1000
1000
208
4078
1999
500
500
242
5437
2000
500
500
276
6796
2001
300
7766
2002
300
7766
┇
┇
┇
2040
300
7766
（1）当is=7%，计算过程如下
5、分析评价
由上述计算结果看，本工程的经济净现值（在is=7%与is=12）均大于零，经济内部收益率大于所给定的社会折现率。
因此，认为是该方案在经济上是可行的。
若知农业供水水费收人，则可按现行价格计算灌溉工程的投资、年运行费和年效益，可按第四章所介绍的方法进行财务评价（略）。
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